HY-ADC ENOB Test 使用說明 2008 HYCON Technology Corp wwwhycontekcom
目 錄 1 ENOB 與 NOISE FREE 的說明 3 2 軟體說明 4 21 OPTION 4 211 Setup 5 212 RAM Channel 5 213 REG Pannel 6 214 ADC Pannel 6 215 OP Pannel 7 216 CMP Pannel 7 22 USB SCAN 7 23 READ RAM 8 24 ENOB TEST 8 3 硬體說明 10 31 傳輸架構 10 32 USB ENOB TEST BOARD 說明 10 4 修訂紀錄 12 wwwhycontekcom page2
1 ENOB 與 Noise Free 的說明 FSR In FSR RMS Noise ENOB Log 2 方程式 1 RMS Noise In2 Noise Free Bits FSR In FSR Peak - to - Peak Noise Log 2 Peak - to - Peak Noise In2 方程式 2 Sigma Delta ADC 本身所產生的 RMS Noise 即為能分辨取樣訊號的最小電壓值, 因此 ENOB( 有效的輸出 Bit 數 ) 是用 RMS Noise 與 Full Scale Range 的比值來算的, 然而 RMS Noise 需要取多筆平均來運算, 取樣數太少, 只能表現出那一段時間的 RMS Noise, 無法代表 ADC 整體運算的 RMS Noise, 因此 RMS Noise 運算的筆數不少於 1024 筆 但是如果 ADC 值輸出的 Count 不滾動, 那就是 Noise Free Bits, 因此 Noise Free Bits 是 ADC 的穩定輸出表現, 定義的 Bits 運算為 Peak-to-Peak Noise 與 Full Scale Range 的比值 RMS Noise 的計算方式 : 平均 Counts Average n = ADC 的總取樣數 RMS Noise Peak-to-Peak Noise 的計算方式 : V REF n n ADC k k1 方程式 3 n k1 2 Scale ADC k Average n 方程式 4 Scale = ADC 輸出的總 Bits Peak - to - Peak Noise V REF ADC 2 ADCMax = 總取樣中 ADC 最大值 ADCMin = 總取樣中 ADC 最小值 Max Scale 2 ADC Min 方程式 5 wwwhycontekcom page3
2 軟體說明 設定 USB 偵測 讀取 OTP 所有 Register ENOB 與 Noise Free 測試 21 Option 通訊及晶片選擇設定 顯示 RAM Panel 顯示 Register Panel 顯示 ADC Panel 圖 1 顯示 OP Panel 顯示 Compare Panel 圖 2 wwwhycontekcom page4
211 Setup 晶片選擇 通訊介面選擇 光耦合通訊選擇 圖 3 1 晶片選擇選擇 OTP 晶片,OTP 晶片程式需要加入 SPI 或 Special 的通訊程序 2 通訊介面選擇只能選擇 SPI 或 Special, 其他介面暫不支援 3 光耦合選擇 212 RAM Channel 當通訊介面選擇使用光耦合隔離的通道時的選項 圖 4 請參考 HY-IDE 軟體使用手冊 32 一節,RAM 視窗的操作 wwwhycontekcom page5
213 REG Pannel 圖 5 請參考 HY-IDE 軟體使用手冊 33 一節,Register 視窗的操作 214 ADC Pannel 圖 6 請參考 HY-IDE 軟體使用手冊 36 一節,ADC 視窗的操作 wwwhycontekcom page6
215 OP Pannel 圖 7 請參考 HY-IDE 軟體使用手冊 37 一節,OP 視窗的操作 216 CMP Pannel 22 USB Scan 圖 8 請參考 HY-IDE 軟體使用手冊 38 一節, 比較器視窗的操作 偵測掃描 USB 通訊端口是否有接 ENOB Control Board, 如果連接上 USB 則在左下角顯示 USB On Line wwwhycontekcom page7
如圖 9 圖 9 如果連接上 USB 則在左下角顯示 USB On Line 如圖 10 PC 程式會每隔一分鐘掃描一次 圖 10 23 Read RAM 當執行完 USB Scan 後, 確認 USB On Line 後, 請再執行 Read RAM, 會將 OTP 晶片當前的 RAM 及 Registers 全部讀進 PC 的緩衝區, 這將會影響 ENOT Test 的 RMS Noise 與 Peak-to-Peak Noise 的運算 24 ENOB Test ADC 取樣點數 ADC 輸出 Bit 數 顯示 ENOB 顯示 Noise Free 顯示 ADC 取樣的平均值 (Count) Peak-to-Peak Noise (nv) RMS Noise (nv) 即時捕捉並讀取 ADC 將數值存檔 (HyADCCS V) 數值與圖表切換顯示 頻域與時域切換顯示 輸入參考電壓值 擷取 ADC 數值後再平均幾筆 數值顯示區 圖 11 1 Sample Point 取樣點數 ; Catch ADC 功能的 ADC 取樣點數, 取樣 OTP ADC 輸出的數量, 最小 256, 最大 1024 筆 2 Sclae ADC 輸出 Bit 數 ; 輸出每一筆 ADC 的 Bit 數, 最小 8 Bits, 最大 24 Bits 3 ENOB 顯示 ENOB(Effective Number of Bits), 計算方式如方程式 1, 單位為 Bits 4 Noise Free 顯示 Noise Free Bits, 計算方式如方程式 2, 單位為 Bits 5 Average 顯示 ADC 的取樣平均值, 如方程式 3, 單位為 Counts 6 Vp-p Noise wwwhycontekcom page8
顯示 Peak-to-Peak Noise, 如方程式 5, 單位為 nv 7 RMS Noise 顯示 RMS Noise, 如方程式 4, 單位為 nv 8 Catch ADC 即時捕捉並依序顯示 ADC 值於數值顯示區內 9 Save to CSV 將顯示區的數值存入 HyADCCSV 的檔案中, 包括 ENOB Noise Free Average Vp-p Noise 與 RMS Noise 10 Change To Chart 在數值顯示區內切換顯示圖表與數值 11 Change FFT 圖表切換顯示頻域與時域 12 Ref Volt 輸入 Reference Voltage 電壓值 ( 單位 V) 13 Avr Tim 選擇軟體平均, 在數值顯示區內的數值會根據所選擇的次數再平均, 之後顯示於數值顯示區內 wwwhycontekcom page9
3 硬體說明 31 傳輸架構 圖 12 整體架構由 PC 傳送 Command 或 Data 到 USB ENOB Test Board, 然後由 USB ENOB Test Board 讀寫 Hycon OTP 的 SRAM Data, 或讀寫 Flash Memory 32 USB ENOB Test Board 說明 Photo Power Photo Ground J5 J8 2 1 2 1 J4 Photo Input Channel 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 VP SPIDI_Q SPICK_Q SPIDO_Q SPICS_Q VSSP SPIIRQ_Q T09011 V02 U12 U11 U10 U9 L1 R3 R2 R1 U6 U3 U7 J6 1 2 USB power JP2 JP1 VSSBAT VBAT 圖 13 1 J2 J3: SPI 通訊 Port J2 說明 PIN 1 VDDIN 供給 U1 電源, 如果需要 OTP 外部供給電源 J3 開路, 如果由 USB ENOB Test Board 供給電源則 J3 短路 PIN 2 ICESDI_Q,SPI 的 DI 訊號線 PIN 3 ICESCK_Q,SPI 的 CK 訊號線 PIN 4 ICESDO_Q,SPI 的 DO 訊號線 PIN 5 ICECS_Q,SPI 的 CS 訊號線 PIN 6 VSS PIN 7 ICEIRQ_Q, 偵測 Hycon OTP 寫入 Flash Memory 是否完成的訊號線 2 J4 J5 J8 : 光耦合通訊 Port wwwhycontekcom page10
J4 說明 PIN 1 VP, 供應光耦合 IC(U9~U13) 的電源, 如果要測底隔離 Power 則 J5 與 J8 需開路 ; 如果要共用電源則 J5 與 J8 需短路 PIN 2 SPIDI_Q, 光耦合 DI 訊號線 PIN 3 SPICK_Q, 光耦合 CK 訊號線 PIN 4 SPIDO_Q, 光耦合 DO 訊號線 PIN 5 SPICS_Q, 光耦合 CS 訊號線 PIN 6 VSSP, 光耦合 Ground PIN 7 SPIIRQ_Q, 偵測 Hycon OTP 寫入 Flash Memory 是否完成的訊號線 ( 光耦合 ) 3 J9 J10 J11 與 U8 U8 是 Flash Memory, 有 512K byte 的容量 J10 J11 是 Flash Memory 電源了來源, 如果使用光耦合隔離電源則 J10 與 J11 的 PIN1-2 短路 ; 如果不需要隔離電源則 J10 與 J11 的 PIN2-3 短路 J9 說明 : PIN 1 VDD_X, 供應 U8 電源 PIN 2 FLDI, 控制 U8 的 DI 訊號線 PIN 3 FLCK, 控制 U8 的 CK 訊號線 PIN 4 FLDO, 控制 U8 的 DO 訊號線 PIN 5 FLCS, 控制 U8 的 CS 訊號線 PIN 6 VSS_X,U8 的 Ground 4 JP1 JP2 J6 與 U3 JP1 與 JP2 是外部輸入 Power 供應 U3, 產生 VDD 電源 ; 如果使用 USB 電源則 J6 短路, 如果使用外部 Power(5V) 則由 JP1 JP2 輸入並將 J6 開路 U3 R1 R2 與 R3 所組成的 Regulator, 產生 VDD 電源 如果要改變輸出電壓可調整 R1 R2 R1 R2 R3 與 R3, 其關係式為 VDD 1240 (1 ) ) V wwwhycontekcom page11
4 修訂紀錄 以下描述本文件差異較大的地方, 而標點符號與字形的改變不在此描述範圍 版本頁次變更摘要 V01 ALL 初版發行 V02 9 刪除 switch test 項目使用方法 ALL 修改為新版圖片 wwwhycontekcom page12